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電解食鹽水
來源:互聯網

電解食鹽水是通過將食鹽水溶液采用電解方式進行分離的一種化學實驗。

電解食鹽水是將食鹽溶于水中,形成食鹽溶液,然后將以白金、石墨礦作成的電極放入溶液種,并將兩個電極連接在電池或發動機的DC電源上,兩個電極就會產生陽極和陰極,電極通電后,食鹽溶液中氯化鈉()和水()便會被電解分離成氫氣()和(),剩下的氫氧根與鈉離子結合生成氫氧化鈉()。

實驗原理

食鹽水里氯化鈉完全電離,水分子是微弱電離的,因而存在著Na?、H?、Cl?、OH?四種離子。即:

NaCl=Na?+Cl?

H?O?H?+OH?(可逆)。

電場的作用下,帶負電的OH?和Cl?移向陽極,帶正電的Na?和H?移向陰極。

在陽極,Cl?比OH?容易失去電子被氧化成氯原子,氯原子兩兩結合成氯分子放出氯氣。即:

2Cl?-2e=Cl?↑(氧化反應)

在陰極,H?比Na?容易得到電子,因而H?不斷從陰極獲得電子被還原為氫原子,氫原子兩兩結合成氫分子從陰極放出氫氣。即:

2H?+2e=H?↑ (還原反應)

H?在陰極上不斷得到電子而生成氫氣放出,破壞了附近的水的電離平衡,因而水分子大量電離成H?和OH?,且生成OH?的快慢遠大于其向陽極定向運動的速率。因此,陰極附近的OH?大量增加,使溶液中產生氫氧化鈉

OH?+ Na?= NaOH

所以電解飽和食鹽水的總的化學方程式可以表示如下:

2NaCl+2H?O=通電=2NaOH+H?↑+Cl?↑

工業用途

工業上利用2NaCl+2H?O===通電===2NaOH+H?↑ +Cl?↑,制取燒堿、氯氣氫氣。(燒堿即為氫氧化鈉)

和氫氣反應:H?+Cl?===點燃或光照===2HCl,生成的HCl氣體溶于水便是鹽酸。

氯氣與氫氧化鈉溶液反應:2氫氧化鈉+Cl2=NaCl+NaClO+H2O,生成的NaClO有很強的氧化性,次氯酸的鹽類(如:次氯酸鈣)可以作漂白劑與殺毒劑。

在上面的電解飽和食鹽水的實驗中,電解產物之間能夠發生化學反應,如NaOH溶液和Cl2或Cl離子接觸會生成NaClO與NaCl,H?和Cl?混合遇火或光照能發生爆炸。在工業生產中,要避免這幾種產物混合,常使反應在特殊構造的、帶有離子交換膜(不允許帶負電的氯離子或氯氣通過)的電解槽中進行。

注意事項

實驗強調電解飽和食鹽水,既加快反應速率,同時也因為在飽和食鹽水中的溶解量較小。

參考資料 >

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